JP2005345877A - 焦点検出装置及び焦点検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようにする。
【解決手段】 演算処理回路7は、撮影レンズ1を介して撮像素子2によって得られた画像の明るさを撮影レンズ1の位置に応じて検出し、その画像に表される被写体像が合焦するときの撮影レンズ1の位置である合焦位置を、その明るさの極小点に基づいて検出する。
【選択図】 図1
【解決手段】 演算処理回路7は、撮影レンズ1を介して撮像素子2によって得られた画像の明るさを撮影レンズ1の位置に応じて検出し、その画像に表される被写体像が合焦するときの撮影レンズ1の位置である合焦位置を、その明るさの極小点に基づいて検出する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、撮像装置で利用される自動合焦の技術に関し、特に、夜景撮影等の暗い環境での撮像における自動合焦の技術に関する。
撮像装置における従来の自動合焦方式のひとつとして、コントラスト検出方式というものがある。これは、撮像素子を用いる撮像装置において、合焦用レンズを繰り出し、または繰り込むときの映像信号に基づき、その合焦の度合いを示す被写体の高周波成分量(コントラスト値)を得て、その値がピークとなる位置(最大コントラスト位置)を合焦位置と判断して、その位置に合焦用レンズを駆動する方式のものがあった。この合焦方式は、通称「山登り方式」などとも称されるものであり、例えば、非特許文献1に詳しく説明されている。
このコントラスト検出方式による自動合焦について、図6を用いて更に説明する。
図6において、(a)はコントラスト検出方式の処理手順を示すフローチャートであり、(b)は、この処理におけるレンズ位置とAF評価値との関係の例を示した図である。なお、この(b)における横軸はレンズ位置を示しており、合焦点を無限遠側から至近側へ変化させるときの合焦用レンズの位置の変化が同図における左から右への変化となる。また、(b)における縦軸のAF(Auto Focus)評価値は自動合焦の対象とする撮像画像領域の全体に渡る上述したコントラスト値の積分値であり、同図における上方ほどコントラストが高いことを示している。
図6において、(a)はコントラスト検出方式の処理手順を示すフローチャートであり、(b)は、この処理におけるレンズ位置とAF評価値との関係の例を示した図である。なお、この(b)における横軸はレンズ位置を示しており、合焦点を無限遠側から至近側へ変化させるときの合焦用レンズの位置の変化が同図における左から右への変化となる。また、(b)における縦軸のAF(Auto Focus)評価値は自動合焦の対象とする撮像画像領域の全体に渡る上述したコントラスト値の積分値であり、同図における上方ほどコントラストが高いことを示している。
図6(a)において、まずS1001では方向判断処理が行われる。この処理は、合焦点が無限遠側方向若しくは至近側方向へ移動するように合焦用レンズを移動させたときのコントラスト値の増減の傾向を取得し、このときにコントラスト値が増加傾向を示すときの合焦用レンズの移動方向を判断する処理である。図6(b)の例においては、(1)の位置においてAF評価値が増加する合焦用レンズの移動方向は、実線の矢印で示す至近側方向であると判断される。
続くS1002では、合焦位置越え判断処理が行われる。この処理は、上述した移動方向判断処理による判断結果に係る移動方向へ合焦用レンズを移動させたときに、コントラスト値の増減の傾向が増加傾向から減少傾向へと転じたことを判断し、この傾向の変化が生じたときの合焦用レンズの位置を合焦位置として検出する処理である。図6(b)の例においては、レンズ位置に対するAF評価値が(2)の矢印で示されているように変化するので、AF評価値が増加傾向から減少傾向へと転じたことが検出され、合焦用レンズの合焦位置越えが判断されると共に合焦位置が検出される。
S1003では、合焦位置戻し処理が行われる。この処理は、合焦用レンズを逆方向に移動させて、上述した合焦位置越え判断処理によって検出された合焦位置に戻す処理である。図6(b)の例においては、(3)の矢印で示されているように、AF評価値が最大となる位置に合焦用レンズが戻されることにより、合焦用レンズが合焦位置に配置される。
以上のようにして自動合焦を行わせる方式がコントラスト検出方式である。
ところで、上述したコントラスト検出方式による焦点検出は、夜景などの暗い環境での撮影を行う場合には、合焦が十分に行えない場合がある。この場合について説明する。
図7は点光源の画像であり、(a)は非合焦時における点光源の画像を、(b)は合焦時における点光源の画像を、それぞれ示している。なお、これらの画像に示されている白枠はAFエリア(自動合焦の対象とする被写体が含まれている画像内の領域)である。
ところで、上述したコントラスト検出方式による焦点検出は、夜景などの暗い環境での撮影を行う場合には、合焦が十分に行えない場合がある。この場合について説明する。
図7は点光源の画像であり、(a)は非合焦時における点光源の画像を、(b)は合焦時における点光源の画像を、それぞれ示している。なお、これらの画像に示されている白枠はAFエリア(自動合焦の対象とする被写体が含まれている画像内の領域)である。
(a)に示すような非合焦時の点光源画像においては、AFエリア内における広い範囲で輝度変化が存在するので、AFエリア全体での高周波成分量(すなわちAF評価値)の総量は多い。その一方で、(a)に示すような合焦時の点光源画像においてはAFエリア内において輝度変化が存在するのはごく狭い範囲のみとなるので、AFエリア全体での高周波成分量の総量は(a)のときよりも寧ろ少なくなってしまう。つまり、このような場合における合焦用レンズ位置の変化に対するAF評価値の変化は、図8の実線の曲線で示すようになるため、合焦用レンズが合焦位置に位置していてもAF評価値が最大とならなくなってしまう。この結果、合焦が不適切なものとなってしまう。
ところで、図8には、被写体が点光源である場合における合焦用レンズ位置の変化に対するAFエリア全体での値度値の変化についても一点鎖線の曲線で示している。合焦用レンズを合焦位置に位置させたときには、被写体像自体の輝度は高くなるものの、合焦により被写体像のボケが小さくなるためAFエリア内で被写体像が占める領域の割合が小さくなるため、AFエリア全体での値度値は、この曲線で示されているように、寧ろその位置で極小を呈する。
コントラスト検出方式における焦点検出が、このような暗い環境での撮影においても適切に行えるようにするための技術が従来から幾つか提案されている。
例えば特許文献1には、低輝度撮影時であって絞り開放状態、且つ、撮影レンズの焦点距離をワイド端近傍とする設定がされた場合には夜景撮影であるとみなし、撮影レンズの焦点距離を自動的に無限遠に固定するという技術が開示されている。
例えば特許文献1には、低輝度撮影時であって絞り開放状態、且つ、撮影レンズの焦点距離をワイド端近傍とする設定がされた場合には夜景撮影であるとみなし、撮影レンズの焦点距離を自動的に無限遠に固定するという技術が開示されている。
また、例えば特許文献2には、低輝度撮影時において、適正露出での合焦位置検出によって合焦位置を検出できなかった場合には適正露出よりも低い露出量での合焦位置検出を行い、以降合焦位置が検出されるまで露出量を徐々に低下させながら合焦位置検出を繰り返すという技術が開示されている。
特開平9−179014号公報
特開2002−196220号公報
「NHK技術研究報告」、昭和40年、第17巻、第1号、通算第86号、p.21−37
上掲した特許文献1に開示されている技術は、撮影レンズの焦点距離を自動的に無限遠に固定してしまうため、撮像装置の近傍の被写体を撮像すると得られる画像に表される被写体像はピントのぼけたものとなってしまうことが考えられる。
また、上掲した特許文献2に開示されている技術は、露出量を徐々に低下させながら合焦位置検出を繰り返すため、合焦位置を検出するまでにかなりの時間を要する場合があると考えられる。また、このため、合焦位置の検出を行っている最中における撮像装置の振動(例えば撮像装置を保持しているユーザの手のぶれ)の影響を受けてしまうことがあると考えられる。
また、上掲した特許文献2に開示されている技術は、露出量を徐々に低下させながら合焦位置検出を繰り返すため、合焦位置を検出するまでにかなりの時間を要する場合があると考えられる。また、このため、合焦位置の検出を行っている最中における撮像装置の振動(例えば撮像装置を保持しているユーザの手のぶれ)の影響を受けてしまうことがあると考えられる。
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようにすることである。
本発明の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を、当該明るさの極小点に基づいて検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
本発明の別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさと所定の明るさとの比較を行う比較手段と、当該比較の結果に応じて選択がされる当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
本発明の別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさと所定の明るさとの比較を行う比較手段と、当該比較の結果に応じて選択がされる当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該比較の結果に応じ、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも明るい場合には当該画像のコントラストの最大点に基づいて当該合焦位置を検出し、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも暗い場合には当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、このとき、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさを極小とするときの当該撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出装置は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該画像の明るさを極小とするときの当該撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも離れている場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、このとき、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも近い場合であって且つ当該画像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、このとき、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも近い場合であって且つ当該画像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
また、前述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該間隔が所定の間隔よりも近い場合には、当該画像のコントラストの最大点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
なお、前述した合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
なお、前述した合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって当該極小点を算出するように構成してもよい。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出装置は、動作モードの指示を取得する取得手段と、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、当該取得手段が夜景の撮影に適した動作モードの指示を取得したときに、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
なお、上述した本発明に係る焦点検出装置において、当該合焦検出手段は、当該明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって算出される当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出するように構成してもよい。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を、当該明るさの極小点に基づいて検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を、当該明るさの極小点に基づいて検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出し、当該画像の明るさと所定の明るさとの比較を行い、当該比較の結果に応じて選択がされる当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該位置である合焦位置を検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
本発明の更なる別の態様のひとつである焦点検出方法は、撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、当該画像のコントラストを当該位置に応じて検出し、当該画像の明るさを極小とするときの当該撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
以上のように、本発明は、上述した特徴を有することにより、暗い環境での撮影において焦点検出が適切に行えるようになるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を実施する焦点検出装置を装備する撮像装置の構成を示している。
同図に示すように、本装置は、主に、レンズ駆動モータ8と、当該レンズ駆動モータ8により駆動される撮影レンズ1と、撮影レンズ1を経て受光面で結像した被写体像を電気信号(撮像信号)に変換する撮像素子2と、撮像信号の増幅やサンプルホールド、A/D変換、輝度/色変換処理等を行う撮像処理回路3と、本装置を構成する各ブロックにおいて映像信号の処理のために必要な基準信号(水平、垂直同期信号等の各種パルス)を発生させるSG(Signal Generator)回路(パルス発生回路)4と、撮像処理回路3から出力される映像信号を不図示の映像記録再生系へ出力する出力端子部5と、撮像処理回路3から出力される映像信号のうちの輝度信号から合焦の程度を評価するための高周波成分を抽出するBPF回路(バンドパスフィルタ)6と、CPU(Central Processing Unit :中央演算装置)、ROM(Read Only Memory:読み出し専用メモリ)、RAM(Random Access Memory随時書き込み読み出しメモリ)、計時用のタイマ等を有して構成されており本装置全体の動作を管理する演算処理回路7と、レンズ駆動モータ8の駆動制御を行うモータドライブ回路9と、を有して構成されている。
図1は、本発明を実施する焦点検出装置を装備する撮像装置の構成を示している。
同図に示すように、本装置は、主に、レンズ駆動モータ8と、当該レンズ駆動モータ8により駆動される撮影レンズ1と、撮影レンズ1を経て受光面で結像した被写体像を電気信号(撮像信号)に変換する撮像素子2と、撮像信号の増幅やサンプルホールド、A/D変換、輝度/色変換処理等を行う撮像処理回路3と、本装置を構成する各ブロックにおいて映像信号の処理のために必要な基準信号(水平、垂直同期信号等の各種パルス)を発生させるSG(Signal Generator)回路(パルス発生回路)4と、撮像処理回路3から出力される映像信号を不図示の映像記録再生系へ出力する出力端子部5と、撮像処理回路3から出力される映像信号のうちの輝度信号から合焦の程度を評価するための高周波成分を抽出するBPF回路(バンドパスフィルタ)6と、CPU(Central Processing Unit :中央演算装置)、ROM(Read Only Memory:読み出し専用メモリ)、RAM(Random Access Memory随時書き込み読み出しメモリ)、計時用のタイマ等を有して構成されており本装置全体の動作を管理する演算処理回路7と、レンズ駆動モータ8の駆動制御を行うモータドライブ回路9と、を有して構成されている。
以上のように構成されている図1の撮像装置において、まず、被写体光が撮像レンズ1を介して取り込まれ、撮像素子2の受光面上に被写体像として結像する。撮像素子2から出力される撮像信号に対し、撮像処理回路3において信号の増幅やサンプルホールド、A/D変換、輝度/色変換処理等が施された後、出力端子部5、BPF回路6、及び演算処理回路7へ出力される。このうち、出力端子部5へ送られた映像信号は、その後、映像記録再生系の回路へと出力される。
BPF回路6では、撮像処理回路3から送られてくる映像信号のうちの輝度(Y)信号から高周波成分が抽出される。ここで抽出された高周波成分の量がコントラスト値である。
演算処理回路7では、撮像処理回路3から直接送られてくる映像信号のうちの輝度(Y)信号の積分値(AE評価値)を求めることで測光(AE)処理を行う。また、この映像信号のうちの色(C)信号に基づいてホワイトバランス(WB)処理を行う。
演算処理回路7では、撮像処理回路3から直接送られてくる映像信号のうちの輝度(Y)信号の積分値(AE評価値)を求めることで測光(AE)処理を行う。また、この映像信号のうちの色(C)信号に基づいてホワイトバランス(WB)処理を行う。
また、演算処理回路7では、BPF回路6によって抽出されたコントラスト値を積分し、得られた積分値(AF評価値)に基づいて自動合焦(AF)処理を行う。ここで、垂直同期信号(VD)、水平同期信号(HD)を利用して積分の対象とする撮像画像の範囲(AFエリア)を限定すること、若しくはその範囲の位置を変更することが可能であり、また、積分の対象とする範囲を撮像画像内に複数設定することも可能である。
なお、上述した手法と同様にすることで、AE処理やWB処理の対象とする撮像画像の範囲の限定、位置変更、複数設定も可能である。VD及びHDは演算処理回路7の有するCPUの割り込み端子に各々接続されており、AF、AE、WB等の処理に利用される。
この他、演算処理回路7は合焦判断や撮影レンズ1の位置の管理を行い、更に、合焦位置の検出に加えて、AF処理時にモータドライブ回路9を介してレンズ駆動モータ8を駆動して撮影レンズ1を所定の位置に移動せしめる制御、AE処理の結果に応じて撮像素子2の蓄積積分時間を可変させる素子シャッタの制御なども行う。
この他、演算処理回路7は合焦判断や撮影レンズ1の位置の管理を行い、更に、合焦位置の検出に加えて、AF処理時にモータドライブ回路9を介してレンズ駆動モータ8を駆動して撮影レンズ1を所定の位置に移動せしめる制御、AE処理の結果に応じて撮像素子2の蓄積積分時間を可変させる素子シャッタの制御なども行う。
次に、演算処理回路7の有するCPUによって行われる制御処理について説明する。なお、当該CPUは、演算処理回路7の有するROMに予め格納されている制御プログラムをCPU自身が読み出して実行することによってこれらの制御処理の実行を可能とする。
まず図2について説明する。同図は自動合焦制御処理の第一の例の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、被写体を点光源とみなせることが予め判明している場合に好適な自動合焦を図1の撮像装置において可能とするものである。
まず図2について説明する。同図は自動合焦制御処理の第一の例の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、被写体を点光源とみなせることが予め判明している場合に好適な自動合焦を図1の撮像装置において可能とするものである。
図2の処理は、不図示のレリーズボタンの半押し操作による、ユーザからの自動合焦の指示が検出されると例えば開始される。
S101においてこの処理が開始されると、まずS102において、このときに撮像素子2から出力されている映像信号で表されている画像全体の輝度値の測定(前述した測光処理)が行われ、このときの輝度値(測定BV(Brightness Value)値)が予め設定されている値(基準BV値)以下であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、測定BV値が基準BV値以下であると判定したとき(判定結果がYesのとき)には、S103に処理を進める。一方、測定BV値が基準BV値よりも大きいと判定したとき(判定結果がNoのとき)には、S105に処理を進める。
S101においてこの処理が開始されると、まずS102において、このときに撮像素子2から出力されている映像信号で表されている画像全体の輝度値の測定(前述した測光処理)が行われ、このときの輝度値(測定BV(Brightness Value)値)が予め設定されている値(基準BV値)以下であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、測定BV値が基準BV値以下であると判定したとき(判定結果がYesのとき)には、S103に処理を進める。一方、測定BV値が基準BV値よりも大きいと判定したとき(判定結果がNoのとき)には、S105に処理を進める。
S103及びS104では、点光源である被写体に対して暗い撮影環境(撮像素子2によって得られた画像の明るさが所定の明るさよりも暗い撮影環境)の下で自動合焦させるための処理が行われる。
すなわち、S103では、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させる。但し、S1002の合焦位置越え判断処理では、AF評価値の代わりにAE評価値の変化の観測を行い、このAE評価値が極小となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAE_stepとする。
すなわち、S103では、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させる。但し、S1002の合焦位置越え判断処理では、AF評価値の代わりにAE評価値の変化の観測を行い、このAE評価値が極小となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAE_stepとする。
続くS104ではモータドライブ回路9に更に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、そのAE_stepの位置へ撮影レンズ1を移動させ、この後はS107においてこの自動合焦制御処理が完了する。
ここで図3について説明する。同図は、暗い撮影環境下で被写体が点光源である場合における合焦用レンズ位置の変化に対するAE評価値及びAF評価値の変化例を示している。同図より明らかなように、このような条件の下では、AE評価値が極小となるときの撮影レンズ1の位置が適正な合焦位置となるのである。
ここで図3について説明する。同図は、暗い撮影環境下で被写体が点光源である場合における合焦用レンズ位置の変化に対するAE評価値及びAF評価値の変化例を示している。同図より明らかなように、このような条件の下では、AE評価値が極小となるときの撮影レンズ1の位置が適正な合焦位置となるのである。
一方、図2におけるS105及びS106の処理は、点光源である被写体に対する明るい撮影環境下での自動合焦のための処理であり、この場合には従来技術による自動合焦、すなわちAF評価値に基づいた自動合焦を行う。
すなわち、S105において、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させ、AF評価値が最大となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAF_stepとする。
すなわち、S105において、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させ、AF評価値が最大となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAF_stepとする。
続くS106ではモータドライブ回路9に更に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、そのAF_stepの位置へ撮影レンズ1を移動させ、この後はS107においてこの自動合焦制御処理が完了する。
以上までの処理が自動合焦制御処理の第一の例である。演算処理回路7の有するCPUがこの処理を行うことによって図1の撮像装置で自動合焦が行えるようになり、とりわけ点光源である被写体に対して暗い環境の下での自動合焦が適切なものとなる。
以上までの処理が自動合焦制御処理の第一の例である。演算処理回路7の有するCPUがこの処理を行うことによって図1の撮像装置で自動合焦が行えるようになり、とりわけ点光源である被写体に対して暗い環境の下での自動合焦が適切なものとなる。
次に図4について説明する。同図は自動合焦制御処理の第二の例の処理内容を示すフローチャートである。この処理は、被写体を点光源とみなせるか否かの判断をCPUに行わせ、その判断結果に応じた適切な自動合焦を図1の撮像装置において可能とするものである。
なお、この図4の処理についても、不図示のレリーズボタンの半押し操作による、ユーザからの自動合焦の指示が検出されると例えば開始される。
なお、この図4の処理についても、不図示のレリーズボタンの半押し操作による、ユーザからの自動合焦の指示が検出されると例えば開始される。
S201においてこの処理が開始されると、まずS202において、このときに撮像素子2から出力されている映像信号で表されている画像についての輝度値の測定が行われ、この輝度値(測定BV値)が基準BV値以下であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、測定BV値が基準BV値以下であると判定したとき(判定結果がYesのとき)には、S203に処理を進める。一方、測定BV値が基準BV値よりも大きいと判定したとき(判定結果がNoのとき)には、S207に処理を進める。
S203では、図2に示した第一の例におけるS105と同様の処理が行われる。すなわち、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させ、AF評価値が最大となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAF_stepとする。
続くS204では、図2に示した第一の例におけるS103と同様の処理が行われる。すなわち、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させるが、S1002の合焦位置越え判断処理において、AF評価値の代わりにAE評価値の変化の観測を行い、このAE評価値が極小となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAE_stepとする。
S205では、AF_stepからAE_stepを減算した結果の絶対値、すなわちAF_stepとAE_stepとの間の距離が、予め設定されている距離TH_step以上であるか否かを判定する処理が行われる。ここで、AF_stepとAE_stepとの間の距離がTH_step以上であると判定したとき(判定結果がYesのとき)にはS206に処理を進め、TH_stepに満たないと判定したとき(判定結果がNoのとき)にはS208に処理を進める。
このS205の判定処理は、被写体が点光源とみなせるか否かを判定するためのものである。暗い環境において被写体が点光源である場合には、図5に示すように、AF評価値が最大となるときのレンズ位置と、AE評価値が極小となるときのレンズ位置とは大きく離れてしまっている。一方、暗い環境において被写体が点光源でない場合には、AF評価値が最大となるときのレンズ位置と、AE評価値が極小となるときのレンズ位置とは本来一致する。従って、この両者のレンズ位置の間隔が離れているか近いかの判定を、閾値TH_stepを基準として行うことにより、被写体が点光源とみなせるか否かを判定することができるのである。
S206では、図2に示した第一の例におけるS104と同様の処理が行われる。モータドライブ回路9に更に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、そのAE_stepの位置へ撮影レンズ1を移動させ、この後はS209においてこの自動合焦制御処理が完了する。
一方、S207及びS208では、図2に示した第一の例におけるS105及びS106と同様の処理、すなわち、点光源である被写体に対する明るい環境下での自動合焦のための処理が行われる。
一方、S207及びS208では、図2に示した第一の例におけるS105及びS106と同様の処理、すなわち、点光源である被写体に対する明るい環境下での自動合焦のための処理が行われる。
すなわち、S207において、モータドライブ回路9に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、図6(a)のS1001及びS1002の処理と同様にして撮影レンズ1を移動させ、AF評価値が最大となったときの撮影レンズ1の位置を検出する。そして、このときに検出された位置をAF_stepとする。
S208ではモータドライブ回路9に更に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、そのAF_stepの位置へ撮影レンズ1を移動させ、この後はS209においてこの自動合焦制御処理が完了する。
S208ではモータドライブ回路9に更に指示を与えてレンズ駆動モータ8を動作させ、そのAF_stepの位置へ撮影レンズ1を移動させ、この後はS209においてこの自動合焦制御処理が完了する。
以上までの処理が自動合焦制御処理の第二の例である。演算処理回路7の有するCPUがこの処理を行うことによって図1の撮像装置で自動合焦が行えるようになり、とりわけ点光源である被写体を点光源とみなせるか否かが不明の場合であっても、暗い環境の下での自動合焦が適切なものとなる。
なお、図4の処理においては、S205において、撮像素子2によって得られた画像の明るさを極小とするときの撮影レンズ1の位置とその画像のコントラストを最大とするときの撮影レンズ1の位置との間の距離が所定値以上であるか否かを判定し、その判定結果により、画像の明るさが極小となるときの撮影レンズ1の位置(S206におけるAE_stepの位置)と画像のコントラストが最大となるときの撮影レンズ1の位置(S207におけるAF_stepの位置)とのうちのどちらかを合焦位置としていた。この代わりに、例えば、AE_stepの位置とAF_stepの位置との間の位置であって、所定値に対する上述した距離の割合だけAF_stepの位置から離れた位置を合焦位置とするようにしてもよい。
なお、図4の処理においては、S205において、撮像素子2によって得られた画像の明るさを極小とするときの撮影レンズ1の位置とその画像のコントラストを最大とするときの撮影レンズ1の位置との間の距離が所定値以上であるか否かを判定し、その判定結果により、画像の明るさが極小となるときの撮影レンズ1の位置(S206におけるAE_stepの位置)と画像のコントラストが最大となるときの撮影レンズ1の位置(S207におけるAF_stepの位置)とのうちのどちらかを合焦位置としていた。この代わりに、例えば、AE_stepの位置とAF_stepの位置との間の位置であって、所定値に対する上述した距離の割合だけAF_stepの位置から離れた位置を合焦位置とするようにしてもよい。
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、図3や図5に示した、撮影レンズ1の位置の変化に対するAE評価値及びAF評価値の変化の様子については、撮影レンズ1の位置を連続的に変化させて全て実測することで得るようにしていた。この代わりに、例えば、撮影レンズ1の位置を離散的に移動させてその位置におけるAE評価値及びAF評価値のみを測定するようにし、例えばラグランジュ補間やスプライン補間等の補間演算によってそれらの測定点の間におけるAE評価値及びAF評価値の補間値を算出し、この算出結果を利用してAE評価値及びAF評価値の変化の様子を得るようにしてもよい。こうすることにより、AE評価値及びAF評価値の実測の回数が削減されるので自動合焦に要する時間が短縮される。
例えば、上述した実施形態においては、図3や図5に示した、撮影レンズ1の位置の変化に対するAE評価値及びAF評価値の変化の様子については、撮影レンズ1の位置を連続的に変化させて全て実測することで得るようにしていた。この代わりに、例えば、撮影レンズ1の位置を離散的に移動させてその位置におけるAE評価値及びAF評価値のみを測定するようにし、例えばラグランジュ補間やスプライン補間等の補間演算によってそれらの測定点の間におけるAE評価値及びAF評価値の補間値を算出し、この算出結果を利用してAE評価値及びAF評価値の変化の様子を得るようにしてもよい。こうすることにより、AE評価値及びAF評価値の実測の回数が削減されるので自動合焦に要する時間が短縮される。
また、上述した実施形態においては、図2のS102や図4のS202の判定処理により、撮像素子2によって得られた画像の明るさが所定値以下であるか否かを判定することによって、現在の撮影環境が暗いか明るいかを判断するようにしていた。この代わりに、不図示のスイッチに対する操作によってユーザからなされる本装置の動作モードの指示を取得するようにし、取得された指示が夜景の撮影に適した動作モードを示していた場合には、図2のS102及び図4のS202の判定結果をYesとし、図2のS103以降の処理若しくは図4のS203以降の処理を行うようにする、すなわち、暗い撮影環境の下で自動合焦させるための処理を行うようにしてもよい。
1 撮影レンズ
2 撮像素子
3 撮像処理回路
4 パルス発生回路
5 出力端子部
6 BPF回路
7 演算処理回路
8 レンズ駆動モータ
9 モータドライブ回路
2 撮像素子
3 撮像処理回路
4 パルス発生回路
5 出力端子部
6 BPF回路
7 演算処理回路
8 レンズ駆動モータ
9 モータドライブ回路
Claims (15)
- 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
前記画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を、前記明るさの極小点に基づいて検出する合焦検出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。
- 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
前記画像の明るさと所定の明るさとの比較を行う比較手段と、
前記比較の結果に応じて選択がされる前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記合焦検出手段は、前記比較の結果に応じ、前記画像の明るさが前記所定の明るさよりも明るい場合には当該画像のコントラストの最大点に基づいて前記合焦位置を検出し、当該画像の明るさが当該所定の明るさよりも暗い場合には当該画像の明るさの極小点に基づいて当該合焦位置を検出することを特徴とする請求項3に記載の焦点検出装置。
- 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項4に記載の焦点検出装置。
- 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
前記画像の明るさを極小とするときの前記撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも離れている場合には、前記画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項6に記載の焦点検出装置。
- 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも近い場合であって且つ前記画像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合には、当該画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。
- 前記合焦検出手段は、前記間隔が所定の間隔よりも近い場合には、前記画像のコントラストの最大点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項6に記載の焦点検出装置。
- 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって前記極小点を算出することを特徴とする請求項7または8に記載の焦点検出装置。
- 動作モードの指示を取得する取得手段と、
撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出する明るさ検出手段と、
前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出するコントラスト検出手段と、
前記取得手段が夜景の撮影に適した動作モードの指示を取得したときに、前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する合焦検出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記合焦検出手段は、前記明るさ検出手段の検出結果に基づいた補間演算によって算出される前記画像の明るさの極小点に基づいて前記合焦位置を検出することを特徴とする請求項11に記載の焦点検出装置。
- 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
前記画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を、前記明るさの極小点に基づいて検出する、
ことを特徴とする焦点検出方法。 - 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出し、
前記画像の明るさと所定の明るさとの比較を行い、
前記比較の結果に応じて選択がされる前記画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちのいずれか一方に基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの前記位置である合焦位置を検出する、
ことを特徴とする焦点検出方法。 - 撮影レンズを介して得られた画像の明るさを当該撮影レンズの位置に応じて検出し、
前記画像のコントラストを前記位置に応じて検出し、
前記画像の明るさを極小とするときの前記撮影レンズの位置と当該画像のコントラストを最大とするときの当該撮影レンズの位置とに係る間隔と、当該画像の明るさ及び当該画像のコントラストのうちの少なくともどちらかとに基づいて、当該画像に表される被写体像が合焦するときの当該撮影レンズの位置である合焦位置を検出する、
ことを特徴とする焦点検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004167102A JP2005345877A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | 焦点検出装置及び焦点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004167102A JP2005345877A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | 焦点検出装置及び焦点検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005345877A true JP2005345877A (ja) | 2005-12-15 |
Family
ID=35498309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004167102A Withdrawn JP2005345877A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | 焦点検出装置及び焦点検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005345877A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010079201A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Nikon Corp | 焦点検出装置および撮像装置 |
JP2011175119A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Olympus Imaging Corp | 撮像装置及び自動焦点調節方法 |
JP2012141457A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Canon Inc | 焦点調整装置及び方法 |
JP2017009752A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | オリンパス株式会社 | 焦点検出装置、焦点検出方法、および記録媒体 |
-
2004
- 2004-06-04 JP JP2004167102A patent/JP2005345877A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
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US8786762B2 (en) | 2010-02-25 | 2014-07-22 | Olympus Imaging Corp. | Imaging device and automatic focus adjustment method |
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